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CN106221109A - 一种高流动性弹性体及其制备方法 - Google Patents

一种高流动性弹性体及其制备方法 Download PDF

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CN106221109A
CN106221109A CN201610661909.0A CN201610661909A CN106221109A CN 106221109 A CN106221109 A CN 106221109A CN 201610661909 A CN201610661909 A CN 201610661909A CN 106221109 A CN106221109 A CN 106221109A
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CN
China
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elastomer
preparation
high fluidity
lubricant
plasticizer
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杨雪英
陈建山
钟学群
刘民
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Guangzhou New Metallurgical Chemical Co Ltd
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Guangzhou New Metallurgical Chemical Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种高流动性弹性体及其制备方法。利用本公司的低温液氮冷冻粉碎设备对弹性体进行粉碎，利用润滑剂、增塑剂及功能添加剂等助剂对粉碎的弹性体粒子进行表面改性，降低粒子的表面能，减轻粒子与粒子间的摩擦，提高粒子表面的润滑性，因此，该弹性体具有较高的流动性，加工性能优良；而且内部的助剂不易迁移，其自身具有较高的热稳定性，以及耐候性，不易氧化、难挥发，电绝缘性能优良，属于环境友好型的高流动性弹性体，成本低廉，适合工业化大生产，不仅能应用于特种缓冲材料领域，而且能大量作为高档家居所需材料。还可用于高性能发泡材料、鞋材、高档热熔胶、以及其他热熔胶的高效协同剂、阻燃等。

Description

一种高流动性弹性体及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种热塑性弹性体及其制备方法，尤其涉及一种高流动性弹性体及其制备方法。
背景技术
目前热塑性弹性体工业已经发展到相当高的水平，商业地位日益重要，新品种不断涌现，生产厂商越来越多。主要是原因是热塑性弹性体具有硫化橡胶的物理机械性能和软质塑料的工艺加工性能。由于不需再像橡胶那样经过热硫化，因而使用简单的塑料加工机械即可很容易地制成最终产品。本人所在单位研究的主要是汽车密封条用改性SBS、SEBS，因此考虑研究的方向是SBS、SEBS类热塑性弹性体。
热塑性弹性体具有高弹性、高模量、耐老化、耐油性，大多数热塑性弹性体具有良好的加工性能，但仍有少数热塑性弹性体加工性能受其自身结构的限制，其加工性能受到较大的影响，中国专利CN 101058656 A公开了热塑性弹性体制备方法，但其加工性能受到较大的限制，遇到光易老化等缺陷，显然，现有的技术显得不足。
高分子量热塑性弹性体本身所具有的特殊性能，即高回弹性、耐候性、高抗冲击性等等，通过自身作为热塑性弹性体来提高性能。这种高分子量热塑性弹性体的局限性在于粘度高，流动性差，因此限制了使用。所以提高高分子量材料的流动性有待于进一步研究。第二种是用和热塑性弹性体相容性极好的粉末丁睛橡胶来改善热塑性弹性体的性能，使他接近于橡胶的性能，而又不失塑料的风采。实验结果表明粉末丁睛橡胶在提高热塑性弹性体性能方面是成功的，丁睛橡胶用与热塑性弹性体可以任意比例共混，但要根据性能要求和价格来决定。虽然这两种方式都已经应用于工业化生产，但还存着各种各样的问题。例如由于热塑性弹性体对温度的要求比其他材料要敏感，所以对于高分子量热塑性弹性体来说，我们需要进一步研究降低产品加工温度以便于能在很多领域使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高流动性弹性体及其制备方法。
本发明采用的技术方案如下：
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种高流动性弹性体及其制备方法，其组成成分及重量分数配比为：弹性体(SBS/SEBS/SIS)100份，增塑剂5~15份，功能添加剂3~7份，稳定剂0.1~0.5份，润滑剂1~5份，抗氧剂0.05~0.1份；
1.所述的一种高流动性弹性体及其制备方法，其特征在于其中所述的弹性体为SBS、SEBS或SIS中的一种或几种。
2.所述的一种高流动性弹性体及其制备方法，其特征在于其中所述的增塑剂分为主增塑剂与辅增塑剂，主增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二庚酯中的一种或几种；辅增塑剂为癸二酸二辛酯、癸二酸二丁酯或癸二酸二己酯中的一种或几种。
3.所述的一种高流动性弹性体及其制备方法，其特征在于其中所述的功能添加剂为ACR-302、ACR-405或ACR-503中的一种或几种。
4.所述的一种高流动性弹性体及其制备方法，其特征在于其中所述的稳定剂为Ca-Zn稳定剂、Ca-Mg稳定剂的一种或几种。
5.所述的一种高流动性弹性体及其制备方法，其特征在于其中所述的润滑剂分为内润滑剂和外润滑剂，其中内润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌中的一种或几种；外润滑剂为固体石蜡、硅油中一种或几种。
6.所述的一种高流动性弹性体及其制备方法，其特征在于其中所述的抗氧剂为β-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯。
首先利用本公司所拥有的低温液氮冷冻粉碎设备对弹性体进行粉碎，然后将弹性体粉末、润滑剂、稳定剂加入到已预热到一定温度的高速混合机中进行混合均匀后，再缓缓地加入DOP。由于高速混合产生内热，故最终混合温度将升至100℃~105℃，此时，DOP被弹性体粉吸收，产生膨润，其它配合剂也均匀分散在混合料中。然后把物料放入冷却混合机中，降至50℃时，加入功能添加剂混合均匀后出料转入挤出段，其中双螺杆挤出机螺杆温度中一区80~100℃，二区130~150℃，三区160~170℃，四区：170~175℃。混合物进入螺杆中熔融混合后进入机头上环状排列的多孔直径为3mm的模板挤出。由安装在孔板表面的旋转刀片，趁热切成长为8mm左右的颗粒，经风送至储罐内，同时冷却，待测试用。
一种高流动性弹性体及其制备方法，按照下述步骤进行：
(1)原料的前处理：将本专利所涉及的所有物料均放置于真空干燥箱中烘干8小时备用。
(2)复合材料的熔融共混：首先利用本公司所拥有的低温液氮冷冻粉碎设备对弹性体进行粉碎，然后将弹性体粉末、润滑剂、稳定剂加入到已预热到一定温度的高速混合机中进行混合均匀后，再缓缓地加入DOP。由于高速混合产生内热，故最终混合温度将升至100℃~105℃，此时，DOP被弹性体粉吸收，产生膨润，其它配合剂也均匀分散在混合料中。然后把物料放入冷却混合机中，降至50℃时，加入功能添加剂混合均匀后出料转入挤出段，其中双螺杆挤出机螺杆温度中一区80~100℃，二区130~150℃，三区160~170℃，四区：170~175℃。混合物进入螺杆中熔融混合后进入机头上环状排列的多孔直径为3mm的模板挤出。由安装在孔板表面的旋转刀片，趁热切成长为8mm左右的颗粒，经风送至储罐内，同时冷却，待测试用。
有益效果：
弹性体在加工过程中，由于其自身质地柔软，极大的影响其加工时的可操作性及流动性，因此，利用本公司所拥有的低温液氮冷冻粉碎设备将弹性所处的温度降低到玻璃化温度附近，再利用机械破碎的方式对弹性体进行粉碎，得到弹性体碎屑，加大了弹性体的比表面，对于后期的表面改性具有良好的效果。
在该体系中添加润滑剂在于，高速加工设备对聚合物熔体产生高的剪切力，粘度越高，更多的机械能转换为热能(被耗散)。这能导致局部过热或不期望的“剪切燃烧”，例如在流道里即会发生。因此要添加减少热耗散的润滑剂。但这两种润滑剂必须与聚合物有很好的相容性。硬脂酸锌是一种既经济又有良好内润滑作用的润滑剂。外润滑能有效防止熔融聚合物粘附于热加工设备表面的作用，选用市场上广泛销售的固体石蜡作为外润滑剂。
另外，添加ACR-302的作用在于(1)表面光洁度由于ACR-302的加入，一种“滑壁"弹性体可以转变成一种“粘壁”熔体(剪切流动)，这种流体力学性能的变化不仅影响塑化过程，而且影响到成品及半成品的表面质量。(2)避免熔体破裂的加入提高了熔体的机械性能，如防止熔体破裂，允许高温流态，也同时保证了高的产出。(3)对离模膨胀的促进作用随着ACR-302共聚物的加入，离模膨胀系数也在增加。这也充分说明了离模膨胀对高分子型加工助剂分子量的依赖关系。
具体实施方式
本发明中所述材料性能测试方法如下：
将高流动性弹性体在双螺杆挤出机里制备成大小适中的粒子，使用熔体流动速率仪对该种高流动性弹性体的流动性能进行测定，参照国家标准GB3682《热塑性塑料熔体流动速率的测定》测试共混物的熔融指数；测试试样的力学性能，参照标准为GB/T 2013525-1992《塑料拉伸性能试验方法》测试试样拉伸性能。
实施例1
所涉及的所有物料均放置于真空干燥箱中烘干8小时备用，首先将10公斤弹性体利用本公司所拥有的低温液氮冷冻粉碎设备对弹性体进行粉碎，然后加入100g润滑剂(75g硬脂酸锌及25g固体石蜡混合物)、10g Ca-Zn稳定剂加入到已预热到一定温度的高速混合机中进行混合均匀后，再缓缓地加入100g增塑剂(80g邻苯二甲酸二辛酯及20g癸二酸二辛酯)。由于高速混合产生内热，加入5g β-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯且将混合温度将升至100℃~105℃，此时，邻苯二甲酸二辛酯及癸二酸二辛酯被弹性体粉吸收，产生膨润，其它配合剂也均匀分散在混合料中。然后把物料放入冷却混合机中，降至50℃时，加入50g功能添加剂(ACR-302)混合均匀后出料转入挤出段，其中双螺杆挤出机螺杆温度中一区80~100℃，二区130~150℃，三区160~170℃，四区：170~175℃。混合物进入螺杆中熔融混合后进入机头上环状排列的多孔直径为3mm的模板挤出。由安装在孔板表面的旋转刀片，趁热切成长为8mm左右的颗粒，经风送至储罐内，同时冷却，使用熔体流动速率仪对该种高流动性弹性体的流动性能进行测定，参照国家标准GB3682《热塑性塑料熔体流动速率的测定》测试共混物的熔融指数；测试试样的力学性能，参照标准为GB/T 2013525-1992《塑料拉伸性能试验方法》测试试样拉伸性能。测试结果见表一。
实施例2
所涉及的所有物料均放置于真空干燥箱中烘干8小时备用，首先将10公斤弹性体利用本公司所拥有的低温液氮冷冻粉碎设备对弹性体进行粉碎，然后加入500g润滑剂(275g硬脂酸锌及225g固体石蜡混合物)、50g Ca-Zn稳定剂加入到已预热到一定温度的高速混合机中进行混合均匀后，再缓缓地加入1kg增塑剂(800g邻苯二甲酸二辛酯及200g癸二酸二辛酯)。由于高速混合产生内热，加入5g β-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯且将混合温度将升至100℃~105℃，此时，邻苯二甲酸二辛酯及癸二酸二辛酯被弹性体粉吸收，产生膨润，其它配合剂也均匀分散在混合料中。然后把物料放入冷却混合机中，降至50℃时，加入50g功能添加剂(ACR-302)混合均匀后出料转入挤出段，其中双螺杆挤出机螺杆温度中一区80~100℃，二区130~150℃，三区160~170℃，四区：170~175℃。混合物进入螺杆中熔融混合后进入机头上环状排列的多孔直径为3mm的模板挤出。由安装在孔板表面的旋转刀片，趁热切成长为8mm左右的颗粒，经风送至储罐内，同时冷却，使用熔体流动速率仪对该种高流动性弹性体的流动性能进行测定，参照国家标准GB3682《热塑性塑料熔体流动速率的测定》测试共混物的熔融指数；测试试样的力学性能，参照标准为GB/T 2013525-1992《塑料拉伸性能试验方法》测试试样拉伸性能。测试结果见表一。
实施例3
所涉及的所有物料均放置于真空干燥箱中烘干8小时备用，首先将10公斤弹性体利用本公司所拥有的低温液氮冷冻粉碎设备对弹性体进行粉碎，然后加入500g润滑剂(275g硬脂酸锌及225g固体石蜡混合物)、50g Ca-Zn稳定剂加入到已预热到一定温度的高速混合机中进行混合均匀后，再缓缓地加入100g增塑剂(80g邻苯二甲酸二辛酯及20g癸二酸二辛酯)。由于高速混合产生内热，加入10g β-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯且将混合温度将升至100℃~105℃，此时，邻苯二甲酸二辛酯及癸二酸二辛酯被弹性体粉吸收，产生膨润，其它配合剂也均匀分散在混合料中。然后把物料放入冷却混合机中，降至50℃时，加入100g功能添加剂(ACR-302)混合均匀后出料转入挤出段，其中双螺杆挤出机螺杆温度中一区80~100℃，二区130~150℃，三区160~170℃，四区：170~175℃。混合物进入螺杆中熔融混合后进入机头上环状排列的多孔直径为3mm的模板挤出。由安装在孔板表面的旋转刀片，趁热切成长为8mm左右的颗粒，经风送至储罐内，同时冷却，使用熔体流动速率仪对该种高流动性弹性体的流动性能进行测定，参照国家标准GB3682《热塑性塑料熔体流动速率的测定》测试共混物的熔融指数；测试试样的力学性能，参照标准为GB/T 2013525-1992《塑料拉伸性能试验方法》测试试样拉伸性能。测试结果见表一。
实施例4
所涉及的所有物料均放置于真空干燥箱中烘干8小时备用，首先将10公斤弹性体利用本公司所拥有的低温液氮冷冻粉碎设备对弹性体进行粉碎，然后加入100g润滑剂(75g硬脂酸锌及25g固体石蜡混合物)、10g Ca-Zn稳定剂加入到已预热到一定温度的高速混合机中进行混合均匀后，再缓缓地加入1kg增塑剂(800g邻苯二甲酸二辛酯及200g癸二酸二辛酯)。由于高速混合产生内热，加入5g β-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯且将混合温度将升至100℃~105℃，此时，邻苯二甲酸二辛酯及癸二酸二辛酯被弹性体粉吸收，产生膨润，其它配合剂也均匀分散在混合料中。然后把物料放入冷却混合机中，降至50℃时，加入100g功能添加剂(ACR-302)混合均匀后出料转入挤出段，其中双螺杆挤出机螺杆温度中一区80~100℃，二区130~150℃，三区160~170℃，四区：170~175℃。混合物进入螺杆中熔融混合后进入机头上环状排列的多孔直径为3mm的模板挤出。由安装在孔板表面的旋转刀片，趁热切成长为8mm左右的颗粒，经风送至储罐内，同时冷却，使用熔体流动速率仪对该种高流动性弹性体的流动性能进行测定，参照国家标准GB3682《热塑性塑料熔体流动速率的测定》测试共混物的熔融指数；测试试样的力学性能，参照标准为GB/T 2013525-1992《塑料拉伸性能试验方法》测试试样拉伸性能。测试结果见表一。
实施例5
所涉及的所有物料均放置于真空干燥箱中烘干8小时备用，首先将10公斤弹性体利用本公司所拥有的低温液氮冷冻粉碎设备对弹性体进行粉碎，然后加入500g润滑剂(275g硬脂酸锌及225g固体石蜡混合物)、50g Ca-Zn稳定剂加入到已预热到一定温度的高速混合机中进行混合均匀后，再缓缓地加入1kg增塑剂(800g邻苯二甲酸二辛酯及200g癸二酸二辛酯)。由于高速混合产生内热，加入10g β-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯且将混合温度将升至100℃~105℃，此时，邻苯二甲酸二辛酯及癸二酸二辛酯被弹性体粉吸收，产生膨润，其它配合剂也均匀分散在混合料中。然后把物料放入冷却混合机中，降至50℃时，加入100g功能添加剂(ACR-302)混合均匀后出料转入挤出段，其中双螺杆挤出机螺杆温度中一区80~100℃，二区130~150℃，三区160~170℃，四区：170~175℃。混合物进入螺杆中熔融混合后进入机头上环状排列的多孔直径为3mm的模板挤出。由安装在孔板表面的旋转刀片，趁热切成长为8mm左右的颗粒，经风送至储罐内，同时冷却，使用熔体流动速率仪对该种高流动性弹性体的流动性能进行测定，参照国家标准GB3682《热塑性塑料熔体流动速率的测定》测试共混物的熔融指数；测试试样的力学性能，参照标准为GB/T 2013525-1992《塑料拉伸性能试验方法》测试试样拉伸性能。测试结果见表一。
对比例6[1]：
聚丙烯PP/聚丙烯丁酯PBA中间体100份，SEBS5份，相容剂5份，增塑剂10份，抗氧剂0.2份，光稳定剂0.2份，交联剂4份；先讲PBA、引发剂浸入PP中，形成PP包含PBA的中间体，按照上述所述的配方取用。将上述原料放在高混机中混合3~5分钟，分散均匀。在双螺杆挤出机中熔融挤出造粒。使用熔体流动速率仪对该种高流动性弹性体的流动性能进行测定，参照国家标准GB3682《热塑性塑料熔体流动速率的测定》测试共混物的熔融指数；测试试样的力学性能，参照标准为GB/T 2013525-1992《塑料拉伸性能试验方法》测试试样拉伸性能。测试结果见表一。
表1. 一种高流动性弹性体的流动性及力学性能结果

Claims (8)

1.一种高流动性弹性体及其制备方法，其特征在于其组分及质量百分比如下：
弹性体 100份
增塑剂 1~10份
功能添加剂 0.5~1份
稳定剂 0.1~0.5份
润滑剂 1~5份
抗氧剂 0.05~0.1份。
2.根据权利要求1所述的一种高流动性弹性体及其制备方法，其特征在于其中所述的弹性体为EVA、TPU、SBS、SEBS或SIS中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种高流动性弹性体及其制备方法，其特征在于其中所述的增塑剂分为主增塑剂与辅增塑剂，主增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二庚酯中的一种或几种；辅增塑剂为癸二酸二辛酯、癸二酸二丁酯或癸二酸二己酯中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种高流动性弹性体及其制备方法，其特征在于其中所述的功能添加剂为ACR-302、ACR-405或ACR-503中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种高流动性弹性体及其制备方法，其特征在于其中所述的稳定剂为Ca-Zn稳定剂、Ca-Mg稳定剂的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种高流动性弹性体及其制备方法，其特征在于其中所述的润滑剂分为内润滑剂和外润滑剂，其中内润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌中的一种或几种；外润滑剂为固体石蜡、硅油中一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种高流动性弹性体及其制备方法，其特征在于其中所述的抗氧剂为β-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯。
8.一种高流动性弹性体及其制备方法，其特征在于按照下列步骤：
(1)原料的前处理：将本专利所涉及的所有物料均放置于真空干燥箱中烘干8小时备用；
(2)复合材料的熔融共混：首先利用本公司所拥有的低温液氮冷冻粉碎设备对弹性体进行粉碎，再将粉碎好的弹性体粒子、润滑剂、稳定剂加入到已预热到一定温度的高速混合机中进行混合均匀后，再缓缓地加入DOP；由于高速混合产生内热，故最终混合温度将升至100℃~105℃，此时，DOP被弹性体粉吸收，产生膨润，其它配合剂也均匀分散在混合料中；然后把物料放入冷却混合机中，降至50℃时，加入功能添加剂混合均匀后出料转入挤出段，其中双螺杆挤出机螺杆温度中一区80~100℃，二区130~150℃，三区160~170℃，四区：170~175℃；混合物进入螺杆中熔融混合后进入机头上环状排列的多孔直径为3mm的模板挤出；由安装在孔板表面的旋转刀片，趁热切成长为8mm左右的颗粒，经风送至储罐内，同时冷却，待测试用。
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